常州某深大基坑設(shè)計(jì)與施工

倪 寅 (上海煜璞貿(mào)易有限公司，上海 200333)

1 工程概況

1.1 工程概況

本項(xiàng)目位于常州市鐘樓區(qū)，懷德路以南、延陵西路以東、早科坊以北、西直街以東，地處常州市商業(yè)中心。由有5棟30～35層高層主樓及4～6層商業(yè)樓組成，總建筑面積約29.2萬(wàn)m，一般區(qū)域設(shè)三層地下室?；用娣e約27750m，周長(zhǎng)約700m，基坑大面開(kāi)挖深度約13.7m，落深區(qū)開(kāi)挖深度15.1m，屬超大深基坑。

本項(xiàng)目位于常州市中心老城區(qū)，基坑周邊環(huán)境十分復(fù)雜。場(chǎng)地北側(cè)為延陵西路，其上有BRT 2號(hào)線，與基坑最近距離約10.5m。西側(cè)為懷德路，其上有BRT 1號(hào)線，與基坑最近距離約10.3m。南側(cè)為京杭運(yùn)河、西直街、西吊橋、明城墻、蓖梳巷的多層建筑，與基坑最近距離約11.5m；東側(cè)為早科坊路，東南角為早科坊公寓，與基坑最近距離約12.1m。

擬建基地四周多條市政道路，地下有各類水、電、天然氣等管線。

基坑周邊環(huán)境總平面圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境總平面圖

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地勢(shì)平坦，地貌為長(zhǎng)江三角洲沖積平原，地貌類型單一。在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)涉及的土層分別為：①層雜填土、②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②層粉質(zhì)粘土、③層粘土、④層粉土、⑤粉砂夾粉土及⑥粉土。

場(chǎng)地內(nèi)根據(jù)淺層土性的分布劃分為“好土區(qū)”及“差土區(qū)”。好土區(qū)與差土區(qū)分界示意見(jiàn)下圖2。好土區(qū)淺層土層以粘土、粉性土及砂性土為主，位于場(chǎng)地北側(cè)，地質(zhì)剖面詳見(jiàn)圖3；差土區(qū)淺部含較厚的第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，位于場(chǎng)地南側(cè)，地質(zhì)剖面詳見(jiàn)圖4。

圖2 場(chǎng)地“好土區(qū)”與“差土區(qū)”分界示意圖

與圍護(hù)設(shè)計(jì)施工有關(guān)的地層信息如下表1所示。

基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表 表1

對(duì)本工程有影響的含水層主要為淺層的潛水及第Ⅰ層承壓水。潛水主要賦存于第①層雜填土中，設(shè)計(jì)時(shí)取地下高水位埋深1.0m考慮計(jì)算。

擬建場(chǎng)地第Ⅰ層承壓水埋藏于④～⑥及⑧、⑨1層粉土、粉砂中?？辈炱陂g測(cè)得該層水位埋深為孔口下1.7m左右?？辈鞙y(cè)得該層承壓水對(duì)基坑降水有影響，綜合滲透系數(shù)K=1.83m/d。

2 基坑工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 基坑規(guī)模大及安全等級(jí)高

本工程基坑面積約27750m，基坑大面開(kāi)挖深度約13.7m，落深區(qū)開(kāi)挖深度15.1m，屬超大深基坑?；庸こ贪踩燃?jí)為一級(jí)。

基坑開(kāi)挖的影響范圍比較大，圍護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)深大基坑的變形控制以及基坑的分塊施工等予以充分考慮。

2.2 基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜

圖3“好土區(qū)”剖面展開(kāi)圖

圖4“差土區(qū)”剖面展開(kāi)圖

場(chǎng)地位于常州市中心老城區(qū)，場(chǎng)地北側(cè)為延陵西路，其上有BRT 2號(hào)線，其下為規(guī)劃的軌道交通二號(hào)線；西側(cè)為懷德橋，其上有BRT1號(hào)線；南側(cè)為京杭運(yùn)河、西直街、西吊橋、明城墻、蓖梳巷的多層建筑；東側(cè)為早科坊路，東南角為早科坊公寓。

基坑周邊市政道路下埋設(shè)了眾多的管線，與基坑的距離相對(duì)較近；同時(shí)基坑周邊基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)有多處需保護(hù)的天然地基建（構(gòu)）筑物。

綜上，本基坑周邊環(huán)境條件較復(fù)雜，基坑設(shè)計(jì)與施工需關(guān)注對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。

2.3 工程地質(zhì)條件復(fù)雜

場(chǎng)地內(nèi)根據(jù)淺層土性的分布劃分為“好土區(qū)”，與“差土區(qū)”?！昂猛羺^(qū)”自然地面6m以下為粉性土、砂性土層，基坑止水、降水至關(guān)重要；“差土區(qū)”雜填土下分布有厚度很大的第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層土土性很差，對(duì)控制基坑變形極其不利。

“好土區(qū)”與“差土區(qū)”土性差異巨大，應(yīng)確?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形協(xié)調(diào)。

3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工可操作性、基坑周圍環(huán)境、場(chǎng)地布置等多項(xiàng)因素，本工程最終采用鉆孔灌注樁＋三軸水泥土攪拌樁止水+兩道鋼筋混凝土水平圓環(huán)支撐的基坑圍護(hù)形式。

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基坑開(kāi)挖深度13.2m/15.1m，好土區(qū) 圍 護(hù) 樁 采 用?850＠1050/?1000＠1150鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)19.5m/22.5m，插入比均約為1:0.6左右；差土區(qū)圍護(hù)樁采用?1000＠1200/?1100＠1300鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)25m，插入比約為1:1/1:0.8左右。圍護(hù)樁設(shè)計(jì)參數(shù)表見(jiàn)表2。

圍護(hù)樁設(shè)計(jì)參數(shù)表 表2

為減少基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)時(shí)采用止水帷幕將第Ⅰ層承壓水隔斷，進(jìn)入相對(duì)隔水層1m左右。針對(duì)各條邊的地層分布情況，設(shè)計(jì)止水帷幕長(zhǎng)度27m～37m。

好土區(qū)典型圍護(hù)剖面如圖5所示。

圖5 好土區(qū)典型圍護(hù)剖面

差土區(qū)典型圍護(hù)剖面如圖6所示。

圖6 差土區(qū)典型圍護(hù)剖面

3.2 支撐系統(tǒng)

本工程共設(shè)置兩道鋼筋混凝土水平支撐。根據(jù)基坑形狀，兩道水平支撐均采用雙圓環(huán)鋼筋混凝土支撐（內(nèi)圓直徑122m，外圓直徑142m）。該兩道圓環(huán)撐為常州少見(jiàn)的大直徑圓環(huán)支撐。較常規(guī)的對(duì)撐＋角撐的支撐布置型式，大大減少了支撐系統(tǒng)的工程量，且便于土方開(kāi)挖。

同時(shí)在圓環(huán)支撐靠邊位置設(shè)置施工平臺(tái)及斜棧橋，施工車輛直接到達(dá)土方開(kāi)挖面，大大加快基坑的施工進(jìn)度。

本工程支撐平面布置如圖7所示（圖中陰影部分表示棧橋區(qū)域）。

圖7 支撐平面布置示意圖

本工程中采用臨時(shí)鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。臨時(shí)鋼立柱根據(jù)豎向荷載采用由等邊角鋼4L160×12綴板焊接而成的型鋼格構(gòu)柱，其截面為480mm×480mm，型鋼型號(hào)為Q235B，鋼立柱插入立柱樁（鉆孔灌注樁）中不少于3m，鋼立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。立柱樁采用直徑?800灌注樁，有效樁長(zhǎng)20～24m，立柱樁充分利用工程樁。

3.3 基坑降水

本工程基坑降水采用無(wú)砂混凝土管井和真空鋼管井相結(jié)合的布置型式?！昂猛羺^(qū)”淺部粉性土為主，采用無(wú)砂混凝土井對(duì)基坑進(jìn)行疏干降水；“差土區(qū)”因存在深厚的淤泥質(zhì)土層，滲透系數(shù)低，采用真空鋼管井降水。超前降水時(shí)間控制在14天以上，降水深度應(yīng)達(dá)到開(kāi)挖面以下1.0m。

無(wú)砂混凝土管井每口井控制面積約為500m，真空鋼管井每口井控制面積約為300m。較常規(guī)降水井布置大大減少了降水井的數(shù)量，節(jié)約了工程造價(jià)。

4 基坑實(shí)施效果與監(jiān)測(cè)分析

本項(xiàng)目自2012年5月開(kāi)始進(jìn)行工程樁、圍護(hù)樁和止水帷幕等圍護(hù)施工；2012年8月第一道支撐整體形成；2012年10月第二道支撐整體形成；2012年12月土方分段開(kāi)挖到底。2013年2月底板全部澆注完成。2013年6月基坑工程全部結(jié)束。地下工程總歷時(shí)13個(gè)月。

本工程整體采用兩道圓環(huán)支撐。圓環(huán)支撐受力性能合理，能大大加快土方開(kāi)挖速度，但要求圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對(duì)撐開(kāi)挖，同時(shí)要求土方開(kāi)挖必須在上道支撐完全形成后進(jìn)行，因此對(duì)施工單位的管理與施工要求相對(duì)更高。為此，現(xiàn)場(chǎng)成立由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及施工單位組成的領(lǐng)導(dǎo)管理小組。整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中采取以下措施，確?；影踩?/p>

①在基坑開(kāi)挖前嚴(yán)格審核施工組織設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行支撐系統(tǒng)施工、基坑開(kāi)挖技術(shù)交底，并督促施工單位據(jù)此編制內(nèi)容翔實(shí)、操作性和可控性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案。

②在開(kāi)挖支撐下土方的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，派專人輪流值班，挖土?xí)r每隔2小時(shí)巡視一下現(xiàn)場(chǎng)，如發(fā)現(xiàn)滲漏及滲漏征兆立即啟動(dòng)應(yīng)急方案，組織搶險(xiǎn)。

③在基坑開(kāi)挖過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視，出現(xiàn)問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)參建各方隨叫隨到，及時(shí)溝通和協(xié)調(diào)。

④對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)兆就相互通報(bào)，及時(shí)調(diào)整挖土流程及采取處理措施。

基坑施工完畢后，最終圍護(hù)灌注樁側(cè)斜變形“好土區(qū)”約3～3.5cm，“差土區(qū)”約7～8cm，能夠滿足基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)要求和周圍環(huán)境保護(hù)要求，特別是對(duì)場(chǎng)地周邊的道路、管線、橋梁、天然地基建（構(gòu)）筑物等均未造成明顯影響，未遭到相關(guān)單位或個(gè)人的投訴，保證了社會(huì)的和諧。

圍護(hù)支撐設(shè)計(jì)參數(shù)表 表3

圖8 基坑開(kāi)挖到底照片

5 結(jié)語(yǔ)

①本項(xiàng)目位于常州市鐘樓區(qū)商業(yè)中心，基坑面積大、開(kāi)挖深度深，地質(zhì)條件復(fù)雜，周邊環(huán)境條件復(fù)雜?；訃o(hù)采用大直徑鉆孔灌注樁結(jié)合三軸攪拌樁止水帷幕+二道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐體系確保了基坑開(kāi)挖和周邊環(huán)境的安全，具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。

②本項(xiàng)目?jī)傻浪街尉捎秒p圓環(huán)鋼筋混凝土支撐（內(nèi)圓直徑122m，外圓直徑142m）。該兩道圓環(huán)撐為常州乃至全國(guó)少見(jiàn)的大直徑圓環(huán)支撐，且其同時(shí)位于土性差異極大的“好土區(qū)”與“差土區(qū)”，該項(xiàng)目的成功，對(duì)圓環(huán)撐的推廣和使用意義重大。

③圓環(huán)支撐受力性能合理，能大大加快土方開(kāi)挖速度，但要求圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對(duì)撐開(kāi)挖，因此施工過(guò)程中需要各參建單位密切配合，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，編制切實(shí)可行的施工方案及應(yīng)急預(yù)案，以確?；蛹爸車h(huán)境的安全。